FR2685950A1 - Bimetallic sleeve for repairing a locally damaged heat-exchanger tube and method for repairing such a tube using this sleeve - Google Patents
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Abstract
Description
MANCHETTE BIMETALLIQUE POUR LA REPARATION D'UN TUBE
D'ECHANGEUR DE CHALEUR DETERIORE LOCALEMENT ET PROCEDE DE
REPARATION D'UN TEL TUBE AU MOYEN DE CETTE MANCHETTE.BIMETALLIC CUFF FOR REPAIRING A TUBE
OF LOCALLY DETERIORATED HEAT EXCHANGER AND METHOD OF
REPAIRING SUCH A TUBE USING THIS CUFF.
DESCRIPTION
L'invention concerne une manchette bimétalli
que conçue pour permettre la réparation d'un tube
d'échangeur de chaleur comportant des détériorations
locales tel les que des fissures. L'invention concerne
également un procédé permettant de réparer un tel tube
au moyen de cette manchette bimétallique.DESCRIPTION
The invention relates to a bimetallic cuff
that designed to allow repair of a tube
heat exchanger with deterioration
such as cracks. The invention relates to
also a method for repairing such a tube
using this bimetallic cuff.
L'invention s'applique en particulier à la
réparation des tubes des générateurs de vapeur équipant
les centrales nucléaires. En effet, ces tubes se trou
vent dans un environnement particulièrement corrosif
qui conduit à l'apparition fréquente de fissures ou de
détériorations Locales, notamment dans la zone immédia
tement adjacente à la partie des tubes fixée à la plaque
à tubes.The invention applies in particular to the
repair of the tubes of the steam generators fitted
nuclear power plants. Indeed, these tubes are hole
wind in a particularly corrosive environment
which leads to the frequent appearance of cracks or
Local deterioration, especially in the immediate area
adjacent to the part of the tubes fixed to the plate
with tubes.
Pour réparer les tubes de générateur de vapeur
dans lesquels ont été détectées des détériorations loca
les, il est connu de venir placer à l'intérieur de cha
que tube détérioré, dans la zone à réparer une manchette
bimétallique de renforcement du tube. Habituellement,
cette manchette comporte un tronçon de tube réalisé dans
un alliage métallique généralement identique à celui
du tube à réparer. Un revêtement réalisé en un matériau
de brasage tel que du nickel ou du chrome recouvre le
tronçon de tube sur au moins une partie de sa hauteur.To repair steam generator tubes
in which local damage has been detected
them, it is known to come and place inside each
that tube deteriorated, in the area to repair a cuff
bimetallic tube reinforcement. Habitually,
this cuff comprises a section of tube produced in
a metallic alloy generally identical to that
of the tube to be repaired. A coating made of a material
of brazing such as nickel or chromium covers the
tube section over at least part of its height.
Lorsque la manchette bimétallique a été placée
à l'intérieur du tube à réparer, sa fixation est assurée
soit mécaniquement, par dudgeonnage, soit par brasage
ou par soudage, soit encore par une combinaison de ces
deux méthodes.When the bimetallic cuff has been placed
inside the tube to be repaired, it is fixed
either mechanically, by swaging, or by brazing
or by welding, or again by a combination of these
two methods.
Dans la pratique, les réparations ainsi effec
tuées dans les tubes des générateurs de vapeur sont difficiles à mettre en oeuvre. De plus, elles engendrent à terme des fissurations plus ou moins importantes en fonction des matériaux mis en oeuvre et des conditions de service.In practice, the repairs thus carried out
killed in the tubes of steam generators are difficult to implement. In addition, they eventually generate more or less significant cracks depending on the materials used and the service conditions.
L'invention a précisément pour objet une manchette bimétallique d'un type nouveau, améliorant les conditions de réparation des tubes détériorés et permettant d'éliminer les risques de fissuration ultérieure de la manchette, malgré les conditions thermiques et l'ambiance corrosive régnant dans la zone considérée. The subject of the invention is precisely a bimetallic cuff of a new type, improving the conditions for repairing deteriorated tubes and making it possible to eliminate the risks of subsequent cracking of the cuff, despite the thermal conditions and the corrosive atmosphere prevailing in the area considered.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'une manchette bimétallique, pour la réparation d'un tube d'échancheur de chaleur détérioré localement, caractérisée par le fait qu'elle comprend deux tronçons de tube réalisés dans un alliage métallique, et un anneau reliant les deux tronçons de tube, réalisé en un matériau de soudage. According to the invention, this result is obtained by means of a bimetallic cuff, for the repair of a locally damaged heat exchanger tube, characterized in that it comprises two sections of tube made of a metal alloy , and a ring connecting the two sections of tube, made of a welding material.
L'expression "matériau de soudage" désigne ici tout matériau présentant une bonne soudabilité, tel que les alliages nickel-chrome, l'inconel 600 et I' inco- nel 690. The expression “welding material” designates here any material exhibiting good weldability, such as nickel-chromium alloys, inconel 600 and inconel 690.
Avantageusement, l'alliage métallique dans lequel sont réalisés les deux tronçons de tube est identique à l'alliage métallique dans lequel est réalisé le tube à réparer, cet alliage pouvant notamment être de l'incoloy 800. Advantageously, the metal alloy in which the two tube sections are made is identical to the metal alloy in which the tube to be repaired is made, this alloy possibly being especially Incoloy 800.
Selon le cas, la manchette bimétallique conforme à l'invention peut être réalisée soit en fixant l'anneau aux deux tronçons de tube par friction, soit en formant l'anneau entre les deux tronçons de tube par chargement du matériau de soudage sur un support cylindrique amovible inséré au préalable dans la manchette, soit enfin en fixant t'anneau aux deux tronçons de tube par soudage sans métal d'apport, par exemple au moyen d'un faisceau laser ou d'un faisceau d'électrons. Depending on the case, the bimetallic cuff according to the invention can be produced either by fixing the ring to the two sections of tube by friction, or by forming the ring between the two sections of tube by loading the welding material onto a support. removable cylindrical previously inserted in the cuff, or finally by fixing the ring to the two sections of tube by welding without filler metal, for example by means of a laser beam or an electron beam.
L'invention a aussi pour objet un procédé de réparation d'un tube d'échangeur de chaleur détérioré localement, selon lequel on place à l'intérieur du tube à réparer une manchette bimétallique comportant un matériau de soudage sur une partie au moins de sa surface extérieure, puis on soude la manchette dans le tube, caractérisé par le fait qu'on utilise à cet effet une manchette bimétallique réalisée de la manière décrite précédemment. The invention also relates to a method of repairing a locally deteriorated heat exchanger tube, according to which a bimetallic cuff comprising a welding material is placed inside at least one part of its core to be repaired. outer surface, then the cuff is welded into the tube, characterized in that a bimetallic cuff produced in the manner described above is used for this purpose.
On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale illustrant de façon schématique un générateur de vapeur dont les tubes détériorés localement peuvent être réparés à l'aide de manchette bimétallique conforme à l'invention ;
- les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe longitudinale illustrant à plus grande échelle la fabrication d'une manchette bimétallique conforme à L'invention selon trois procédés différents ; et
- la figure 3 est une vue en coupe longitudina le illustrant encore à plus grande échelle la réparation de l'un des tubes du générateur de vapeur de la figure 1 à L'aide d'une manchette bimétallique conforme à l'invention.A preferred embodiment of the invention will now be described, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings, in which:
- Figure 1 is a longitudinal sectional view schematically illustrating a steam generator whose locally damaged tubes can be repaired using a bimetallic cuff according to the invention;
- Figures 2A, 2B and 2C are views in longitudinal section illustrating on a larger scale the manufacture of a bimetallic cuff according to the invention according to three different methods; and
- Figure 3 is a longitudinal sectional view illustrating it again on a larger scale the repair of one of the tubes of the steam generator of Figure 1 using a bimetallic cuff according to the invention.
On a représenté schématiquement sur la figure 1 un générateur de vapeur utilisé dans une centrale nucléaire, pour assurer le transfert thermique entre l'eau primaire contenue dans le circuit primaire du réacteur et lteau-vapeur secondaire contenue dans le circuit secondaire du réacteur. There is shown schematically in Figure 1 a steam generator used in a nuclear power plant, to ensure heat transfer between the primary water contained in the primary circuit of the reactor and the secondary steam-water contained in the secondary circuit of the reactor.
Ce générateur de vapeur comprend de façon connue une enveloppe extérieure 10, d'axe vertical, dont
le volume intérieur est divisé en deux parties par une plaque perforée 12 appelée plaque à tubes. La plaque à tubes 12 est située immédiatement au-dessus du fond bombé de l'enveloppe 10 et délimite avec ce dernier une boîte à eau séparée en un collecteur d'entrée 14 d'eau primaire et un collecteur de sortie 16 d'eau primaire par une cloison verticale 18.This steam generator comprises in known manner an outer casing 10, of vertical axis, of which
the interior volume is divided into two parts by a perforated plate 12 called a tube plate. The tube plate 12 is located immediately above the convex bottom of the casing 10 and delimits with the latter a water box separated into an inlet manifold 14 for primary water and an outlet manifold 16 for primary water by a vertical partition 18.
Les collecteurs d'entrée 14 et de sortie 16 de l'eau primaire sont reliés l'un à l'autre par un faisceau de tubes en U renversé 20 qui sont fixés par dudgeonnage et par soudage dans les perforations de la plaque à tubes 12, de telle sorte que les deux extrémités de chacun des tubes 20 débouchent respectivement dans le collecteur d'entrée 14 et dans le collecteur de sortie 16 de l'eau primaire. The primary water inlet 14 and outlet 16 collectors are connected to each other by a bundle of inverted U-shaped tubes 20 which are fixed by swaging and welding in the perforations of the tube plate 12 , so that the two ends of each of the tubes 20 open respectively into the inlet manifold 14 and into the outlet manifold 16 of the primary water.
L'eau secondaire est admise à l'intérieur de l'enveloppe 10 du générateur de vapeur par un collecteur d'entrée 22 de l'eau secondaire, de forme torique, situé au-dessus du faisceau de tubes 20. L'eau secondaire redescend jusqu'à la plaque à tubes 12 dans un espace annulaire 23 formé entre l'enveloppe extérieure 10 et une enveloppe intérieure 24 entourant le faisceau de tube 20. The secondary water is admitted inside the envelope 10 of the steam generator by an inlet manifold 22 of the secondary water, of toric shape, situated above the bundle of tubes 20. The secondary water descends to the tube plate 12 in an annular space 23 formed between the outer envelope 10 and an inner envelope 24 surrounding the tube bundle 20.
L'eau secondaire remonte ensuite à l'intérieur de l'enveloppe 24 en récupérant, au contact des tubes 20, la chaleur véhiculée par L'eau primaire circulant dans ces derniers. L'eau secondaire à l'état liquide se transforme ainsi en vapeur d'eau qui sort du générateur de vapeur par une tubulure 26 prévue à l'extrémité supérieure de l'enveloppe 10, après avoir traversé des dispositifs de séchage (non représentés). The secondary water then rises inside the envelope 24, recovering, in contact with the tubes 20, the heat conveyed by the primary water circulating in the latter. The secondary water in the liquid state thus transforms into water vapor which leaves the steam generator through a tube 26 provided at the upper end of the casing 10, after having passed through drying devices (not shown). .
Entre les périodes d'arrêt et de fonctionnement du réacteur, les tubes 20 sont soumis à des contraintes thermiques importantes qui tendent à les endommager, notamment dans la zone située au voisinage immédiat de la plaque à tubes 12. En effet, cette zone est soumise à une corrosion particulièrement intense car des boues véhiculées par l'eau secondaire ont tendance à s'y déposer. Between the periods of shutdown and of operation of the reactor, the tubes 20 are subjected to significant thermal stresses which tend to damage them, in particular in the zone situated in the immediate vicinity of the tube plate 12. In fact, this zone is subjected particularly intense corrosion because sludge carried by secondary water tends to settle there.
Des arrêts périodiques du réacteur permettent de contrôler les tubes 20 et de détecter ceux qui présentent des défauts tels que des fissures. Periodic shutdowns of the reactor make it possible to control the tubes 20 and to detect those which have defects such as cracks.
Conformément à l'invention, il est proposé de réparer les tubes 20 qui présentent des détériorations locales telles que des fissures, en venant placer à l'intérieur de ces tubes des manchettes bimétalliques dont la structure et la fabrication vont à présent être décrites en se référant successivement aux figures 2A à 2C. In accordance with the invention, it is proposed to repair the tubes 20 which have local deterioration such as cracks, by placing bimetallic cuffs inside these tubes, the structure and manufacture of which will now be described in detail. referring successively to FIGS. 2A to 2C.
Comme l'illustre chacune de ces trois figures, la manchette bimétallique 28 conforme à l'invention est formée par l'assemblage bout à bout de deux tronçons de tubes 30a et 30b et d'un anneau 32 intercalé entre ces deux tronçons de tube. As illustrated by each of these three figures, the bimetallic cuff 28 according to the invention is formed by the end-to-end assembly of two sections of tubes 30a and 30b and of a ring 32 interposed between these two sections of tube.
De façon plus précise, les tronçons de tube 30a et 30b ainsi que l'anneau 32 ont des formes tubulaires et présentent un même diamètre et une même épaisseur, de façon à former une manchette 28 dont le diamètre extérieur est sensiblement égal au diamètre intérieur du tube 20 à réparer. Contrairement à ce qui est représenté pour faciliter la lecture sur les figures 2A à 2C ainsi que sur la figure 3, ltanneau intermédiaire 32 présente une longueur relativement faible (par exemple environ 1 à 4 mm), alors que la longueur de chacun des tronçons de tube 30a et 30b est sensiblement plus importante. More precisely, the tube sections 30a and 30b as well as the ring 32 have tubular shapes and have the same diameter and the same thickness, so as to form a cuff 28 whose outside diameter is substantially equal to the inside diameter of the tube 20 to be repaired. Contrary to what is shown to facilitate reading in FIGS. 2A to 2C as well as in FIG. 3, the intermediate ring 32 has a relatively short length (for example approximately 1 to 4 mm), while the length of each of the sections of tube 30a and 30b is significantly larger.
Les tronçons de tube 30a et 30b sont réalisés dans un alliage métalLique qui est avantageusement choisi identique à l'alliage métallique dans lequel est réalisé Le tube 20 à réparer. Dans l'exemple considéré, cet alliage est de l'incoloy 800. The tube sections 30a and 30b are made of a metal alloy which is advantageously chosen to be identical to the metal alloy in which the tube 20 to be repaired is made. In the example considered, this alloy is Incoloy 800.
En ce qui concerne L'anneau 32 reliant les tronçons de tube 30a et 30b, il est réalisé en un matériau de soudage, c'est-à-dire en un matériau présentant une bonne soudabilité vis-à-vis de l'alLiage métallique formant le tube 20 à réparer et les tronçons de tube 30a et 30b Dans l'exemple considéré, ce matériau de soudage peut notamment être un alliage nickel-chrome, de l'inconel 600 ou de L'inconel 690. Regarding the ring 32 connecting the tube sections 30a and 30b, it is made of a welding material, that is to say of a material having good weldability vis-à-vis the metal alloy forming the tube 20 to be repaired and the tube sections 30a and 30b In the example considered, this welding material can in particular be a nickel-chromium alloy, inconel 600 or inconel 690.
Il est à noter que la composition chimique de
L'alliage métallique fondu servant à fabriquer l'anneau 32 est ajustée au mieux de sa soudabilité, de façon à éliminer les risques de fissuration à chaud et à garantir une bonne tenue à la corrosion.It should be noted that the chemical composition of
The molten metal alloy used to manufacture the ring 32 is adjusted to the best of its weldability, so as to eliminate the risks of hot cracking and to guarantee good resistance to corrosion.
Comme L'illustre plus précisément la figure 2A, L'anneau 32 peut être fixé entre les deux tronçons de tube 30a et 30b par friction, en faisant tourner en sens inverse les tronçons de tube 30a et 30b comme l'il- lustrent les flèches F1 sur la figure 2A. Les dimensions de L'anneau 32 ainsi que la composition chimique du matériau de soudage qui le constitue sont choisies en fonction de la technique qui sera utilisée par la suite pour mettre en place la manchette 28 à l'intérieur du tube 20 à réparer. As illustrated more precisely in FIG. 2A, the ring 32 can be fixed between the two sections of tube 30a and 30b by friction, by rotating the sections of tube 30a and 30b in the opposite direction as illustrated by the arrows F1 in Figure 2A. The dimensions of the ring 32 as well as the chemical composition of the welding material which constitutes it are chosen according to the technique which will be used subsequently to put the cuff 28 inside the tube 20 to be repaired.
La figure 28 illustre une autre méthode de fabrication de la manchette bimétallique 28, selon laquelle on place d'abord les extrémités adjacentes des tronçons de tube 30a et 30b sur une pièce cylindrique amovible 34, puis on forme L'anneau 32 par chargement du matériau de soudage contre la pièce 34, dans la zone située entre les extrémités en vis-à-vis des tronçons de tube 30a et 30b, comme l'illustrent les flèches F2. FIG. 28 illustrates another method of manufacturing the bimetallic cuff 28, according to which the adjacent ends of the tube sections 30a and 30b are first placed on a removable cylindrical piece 34, then the ring 32 is formed by loading the material of welding against the part 34, in the zone situated between the opposite ends of the tube sections 30a and 30b, as illustrated by the arrows F2.
On a représenté sur la figure 2C une troisième méthode de fabrication de la manchette bimétallique 28 conforme à l'invention, selon laquelle on place entre les extrémités en vis-à-vis des tronçons de tube 30a
et 30b L'anneau 32, comme dans la méthode décrite précé
demment en se référant à La figure 2A, puis on soude
chacun des tronçons de tube sur l'anneau 32, sans métal
d'apport, par exemple au moyen d'un faisceau laser ou 5 d'un faisceau d'électrons, comme l'illustrent les flè
ches F3.FIG. 2C shows a third method of manufacturing the bimetallic cuff 28 according to the invention, according to which the sections of tube 30a are placed opposite the ends
and 30b The ring 32, as in the method described above
demment referring to Figure 2A, then welded
each of the tube sections on the ring 32, without metal
input, for example by means of a laser beam or 5 of an electron beam, as illustrated by the arrows
ches F3.
Lorsque la manchette bimétallique 28 a été
fabriquée, par exemple par L'une des trois méthodes qui
viennent d'être décrites en se référant successivement
aux figures 2A, 28 et 2C, cette manchette est introduite
à l'intérieur du tube 20 à réparer, dans la zone dans
laquelle des défauts ont été repérés, puis elle est
fixée dans cette zone par soudage. Pour cela, on intro
duit a l'intérieur de la manchette 28 et, pLus précisé
ment, à l'intérieur de l'anneau 32, un appareil de
soudage, (par exemple TIG, laser) permettant de faire
fondre L'anneau 32 et les parties adjacentes des tron
çons de tube 30a et 30b et du tube 20 à réparer, pour
former une zone de liaison par soudure désignée par la
référence 36 sur la figure 3.When the bimetallic cuff 28 was
manufactured, for example by one of the three methods which
have just been described with reference successively
in Figures 2A, 28 and 2C, this cuff is introduced
inside the tube 20 to be repaired, in the area in
which faults have been identified and then it is
fixed in this area by welding. For that, we intro
duit inside the cuff 28 and, more specified
ment, inside the ring 32, an apparatus for
welding, (for example TIG, laser) to make
melt The ring 32 and the adjacent parts of the sections
pieces of tube 30a and 30b and of tube 20 to be repaired, to
form a weld connection zone designated by the
reference 36 in Figure 3.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée
aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits
à titre d'exemple, mais en couvre toutes les variantes.Of course, the invention is not limited
to the embodiments which have just been described
as an example, but covers all variants.
En particulier, la méthode de fabrication de la manchet
te bimétallique et les matériaux consituant les deux
tronçons de tube et L'anneau de liaison peuvent être
différents de ceux qui ont été décrits. In particular, the method of manufacturing the sleeve
bimetallic and the materials constituting the two
tube sections and the connecting ring can be
different from those that have been described.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200067A FR2685950B1 (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | BIMETALLIC SLEEVE FOR REPAIRING A LOCALLY DETERIORATED HEAT EXCHANGER TUBE AND METHOD FOR REPAIRING SUCH A TUBE USING THIS SLEEVE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200067A FR2685950B1 (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | BIMETALLIC SLEEVE FOR REPAIRING A LOCALLY DETERIORATED HEAT EXCHANGER TUBE AND METHOD FOR REPAIRING SUCH A TUBE USING THIS SLEEVE. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2685950A1 true FR2685950A1 (en) | 1993-07-09 |
| FR2685950B1 FR2685950B1 (en) | 1994-02-25 |
Family
ID=9425426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9200067A Expired - Fee Related FR2685950B1 (en) | 1992-01-07 | 1992-01-07 | BIMETALLIC SLEEVE FOR REPAIRING A LOCALLY DETERIORATED HEAT EXCHANGER TUBE AND METHOD FOR REPAIRING SUCH A TUBE USING THIS SLEEVE. |
Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |